Materiaalivirtojen kehittäminen asiakasohjautuvassa tuotannossa

Asiakasohjautuva valmistus on tämän päivän tuotanto-organisaation elinehto. Useilla aloilla kilpailukykyä ja kannattavaa tuotantoa on vaikea ylläpitää ilman asiakasohjaukseen perustuvaa tuotantotapaa. Tulevaisuuden yritys tarvitsee menestyäkseen kykyä mukautua nopeasti ja vaivattomasti markkinoiden yllättäviin muutoksiin. Näihin muutoksiin pystytään vastaamaan ketterällä tuotantofilosofialla, ja ketterän toiminnan nopealla omaksumisella onkin suuri merkitys yrityksen kilpailukykyyn tulevaisuuden kiristyvillä markkinoilla. Diplomityössä tarkastellaan herkästi markkinoiden muutoksiin sopeutuvan tuotannon vaatimuksia ja edellytyksiä. Työssä keskitytään ketterän tuotannon toimintatapojen ja piirteiden kuvaamiseen sekä niiden soveltamiseen käytännön toimitaan. Tavoitteina ovat materiaalivirtojen sujuvuuden parantaminen ja läpimenoaikojen lyhentäminen. Empiirisessä osassa kuvattiin kohdeyrityksen nykyinen toimintatapa ja esitettiin perusteltuja kehitysehdotuksia ketterän tuotannon piirteiden pohjalta. Tavoitteet pyrittiin saavuttamaan tuotantoeräkokojen optimoinnin, layout –muutosten, visuaalisten ohjausmenetelmien sekä automaattisten materiaalinkäsittelylaitteiden avulla. Työssä esitettiin käytännön toimenpide-ehdotukset, kustannuslaskelmat sekä arviot saavutettavista hyödyistä.

Ecology of species living on dead wood : lessons for dead wood management

Abstract

On the Condition Monitoring of Induction machines

The research of condition monitoring of electric motors has been wide for several decades. The research and development at universities and in industry has provided means for the predictive condition monitoring. Many different devices and systems are developed and are widely used in industry, transportation and in civil engineering. In addition, many methods are developed and reported in scientific arenas in order to improve existing methods for the automatic analysis of faults. The methods, however, are not widely used as a part of condition monitoring systems. The main reasons are, firstly, that many methods are presented in scientific papers but their performance in different conditions is not evaluated, secondly, the methods include parameters that are so case specific that the implementation of a systemusing such methods would be far from straightforward. In this thesis, some of these methods are evaluated theoretically and tested with simulations and with a drive in a laboratory. A new automatic analysis method for the bearing fault detection is introduced. In the first part of this work the generation of the bearing fault originating signal is explained and its influence into the stator current is concerned with qualitative and quantitative estimation. The verification of the feasibility of the stator current measurement as a bearing fault indicatoris experimentally tested with the running 15 kW induction motor. The second part of this work concentrates on the bearing fault analysis using the vibration measurement signal. The performance of the micromachined silicon accelerometer chip in conjunction with the envelope spectrum analysis of the cyclic bearing faultis experimentally tested. Furthermore, different methods for the creation of feature extractors for the bearing fault classification are researched and an automatic fault classifier using multivariate statistical discrimination and fuzzy logic is introduced. It is often important that the on-line condition monitoring system is integrated with the industrial communications infrastructure. Two types of a sensor solutions are tested in the thesis: the first one is a sensor withcalculation capacity for example for the production of the envelope spectra; the other one can collect the measurement data in memory and another device can read the data via field bus. The data communications requirements highly depend onthe type of the sensor solution selected. If the data is already analysed in the sensor the data communications are needed only for the results but in the other case, all measurement data need to be transferred. The complexity of the classification method can be great if the data is analysed at the management level computer, but if the analysis is made in sensor itself, the analyses must be simple due to the restricted calculation and memory capacity.

Control hardware and Condition Monitoring System for Intersector Weld/Cut Robot

Työ sisältää ohjaislaitteiston vertailun ja valinnan rinnakkaisrakenteista robottia varten sekä kunnonvalvontajärjestelmän periaatteiden laadinnan kyseistä robottia varten. Ohjauslaitteisto sisältää teollisuustietokoneen sekä kenttäväylän. Sekä tietokoneesta että väylästä on teoriaosuus ja yksityiskohtaisempi valintaosuus. Teoriaosuudessa selitetään tarkemmin laitteiden toimintaperiaatteista. Valintaosuudessa kerrotaanmiksi jokin tietty laite on valittu käytettäväksi robotin ohjauksessa. Kunnonvalvontateoria ja rinnakkaisrakenteisen robotin kunnonvalvonnan keinot ovat työn toinen osa. Teoriaosa sisältää yleisluonteisen selvityksen vikaantumisesta ja valvonnasta. Erikoisrobotin kunnonvalvonnan keinot esitetään työssä tietyssä järjestyksessä. Ensin esitetään mahdolliset vikatilanteet. Toisessa kohdassa havainnollistetaan vikojen havaitseminen.

Design of a Condition Monitoring System for a Glass Wool Production Line

Työn tarkoituksena oli suunnitella kunnonvalvontajärjestelmä kahdelle lasivillan tuotantolinjalle. Suunnitteluprosessin lisäksi työssä on esitelty erilaisia kunnonvalvontamenetelmiä. Työn alussa on kerrottu erilaisista kunnonvalvontamenetelmistä, joilla voidaan seurata erilaisten laitteiden ja koneiden toimintakuntoa.Erityisesti työssä on tarkasteltu teollisuudessa yleistyviä kunnonvalvonnan värähtelymittauksia. Työssä suunniteltu kunnonvalvontajärjestelmä perustuu viiteen eri menetelmään, jotka ovat värähtelymittaus, lämpötilanmittaus lämpökameralla, lämpötilanmittaus kannettavalla mittarilla, kuuntelu elektronisella stetoskoopilla ja pyörivien osien kunnontarkkailu stroboskoopilla. Kunnonvalvontajärjestelmän suunnittelu on tehty useassa eri vaiheessa. Ensin työssä on kartoitettu tuotannon kannalta tärkeimmät laitteet ja niiden mahdolliset vikaantumistavat. Seuraavaksi on valittu sopivat kunnonvalvontamenetelmät ja tehty mittaussuunnitelma, jossa on esitetty eri laitteille suoritettavat mittaukset ja mittausten aikavälit.Lopuksi työssä on esitelty muutama esimerkkitapaus kunnonvalvontamenetelmien käytöstä sekä kerrottu mahdollisista tulevaisuuden kehitysmahdollisuuksista.

Applicability of Power-Line Communications to Data Transfer of On-line Condition Monitoring of Electrical Drives

The research of power-line communications has been concentrated on home automation, broadband indoor communications and broadband data transfer in a low voltage distribution network between home andtransformer station. There has not been carried out much research work that is focused on the high frequency characteristics of industrial low voltage distribution networks. The industrial low voltage distribution network may be utilised as a communication channel to data transfer required by the on-line condition monitoring of electric motors. The advantage of using power-line data transfer is that it does not require the installing of new cables. In the first part of this work, the characteristics of industrial low voltage distribution network components and the pilot distribution network are measured and modelled with respect topower-line communications frequencies up to 30 MHz. The distributed inductances, capacitances and attenuation of MCMK type low voltage power cables are measured in the frequency band 100 kHz - 30 MHz and an attenuation formula for the cables is formed based on the measurements. The input impedances of electric motors (15-250 kW) are measured using several signal couplings and measurement based input impedance model for electric motor with a slotted stator is formed. The model is designed for the frequency band 10 kHz - 30 MHz. Next, the effect of DC (direct current) voltage link inverter on power line data transfer is briefly analysed. Finally, a pilot distribution network is formed and signal attenuation in communication channels in the pilot environment is measured. The results are compared with the simulations that are carried out utilising the developed models and measured parameters for cables and motors. In the second part of this work, a narrowband power-line data transfer system is developed for the data transfer ofon-line condition monitoring of electric motors. It is developed using standardintegrated circuits. The system is tested in the pilot environment and the applicability of the system for the data transfer required by the on-line condition monitoring of electric motors is analysed.

The Rein-Deer Drawn from the living Animal

Stockton 1789

Supporting older people’s independent living at home through social and health care collaboration

Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin ikäihmisten kotona asumista sosiaali- ja terveydenhuollon yhteistyön näkökulmasta. Tutkimuksen tarkoituksena oli lisätä ymmärrystä iäkkäiden kotihoidon asiakkaiden voimavaroista arjesta selviytymisen näkökulmasta, ja tutkia miten asiakkaiden hoito sosiaali- ja terveydenhuollon yhteistyönä toteutuu. Tutkimus oli poikkileikkaustutkimus, jossa sovellettiin kuvailevaa ja vertailevaa tutkimusasetelmaa. Tutkimusaineisto kerättiin yhden länsisuomalaisen kunnan kotihoidon asiakkailta (≥65 v.) ja heitä hoitavilta ammattihenkilöiltä. Kotihoidon 21 iäkästä asiakasta kuvasivat omia voimavarojaan arjesta selviytymisen näkökulmasta sekä kokemuksiaan hoidon toteutumisesta ammattihenkilöiden yhteistyönä. Aineisto kerättiin avoimella haastattelulla ja analysoitiin sisällön analyysillä. Lisäksi 25 kotihoidon ammattihenkilöä: 13 kotipalvelun työntekijää, 11 kotisairaanhoitajaa ja lääkäri kuvasivat kokemuksiaan iäkkään asiakkaan hoidon toteutumisesta ammattihenkilöiden yhteistyönä. Aineisto kerättiin fokusryhmähaastattelulla ja analysoitiin sisällön analyysillä. Näiden tulosten sekä aikaisemman kirjallisuuden perusteella laadittiin strukturoitu kyselylomake, jolla analysoitiin ja vertailtiin asiakkaiden ja ammattihenkilöiden näkemyksiä siitä, miten asiakkaiden hoito sosiaali- ja terveydenhuollon yhteistyönä toteutui. Esitestausten jälkeen kyselylomake lähetettiin 200 kotihoidon asiakkaalle ja 570 heitä hoitavalle kotihoidon työntekijälle: 485 kotipalvelun työntekijälle, 81 kotisairaanhoitajalle ja 4 lääkärille. Kyselyyn vastasi 120 asiakasta (60 %) ja 370 ammattihenkilöä (65 %). Ryhmien välisten erojen tarkastelussa käytettiin ristiintaulukointia, Pearsonin khin neliötestiä ja Fisherin tarkan todennäköisyyden testiä. Iäkkäiden asiakkaiden kuvauksissa voimavarat muodostuivat elämänhallinnan tunteesta ja toimintatahdon säilymisestä. Asiakkaat ammensivat arkeen voimaa harrastuksista ja sosiaalisesta verkostosta, mutta ulkopuolisten asettamat elämisen ehdot, terveydentilan heikkeneminen sekä yksinäisyys asettivat ikäihmisen ja hänen voimavaransa suurten haasteiden eteen. Tulokset osoittivat, että ammattihenkilöiden toiminta oli osittain ristiriidassa ikäihmisten omien odotusten kanssa, eikä se kaikilta osin tukenut asiakkaiden omia voimavaroja. Ammattihenkilöt tekivät hoitoon liittyviä päätöksiä ja toimintoja asiakkaiden puolesta, vaikka asiakkaille itselleen oli tärkeää elämänhallinnan tunne ja toimintatahdon säilyminen. Asiakkaiden voimavarojen tukemista moniammatillisena yhteistyönä vaikeuttivat ammattihenkilöiden vaikeus tunnistaa asiakkaiden omia voimavaroja sekä niitä uhkaavia tekijöitä, tiedon kulun ongelmat, tavoitteeton ja epäyhtenäinen tapa toimia sekä ammattihenkilöiden vastakkain asettuvat näkemyserot ja toimintatavat. Asiakkaiden ja ammattihenkilöiden näkemykset toteutetusta hoidosta erosivat toisistaan tilastollisesti merkitsevästi (p<0.05). Asiakkaat arvioivat sekä itsenäiseen toimintaan tukemisen että fyysisen, psyykkisen ja sosiaalisen tuen toteutuneen työntekijöitä huonommin. Yhteistyön kehittämishaasteita kotihoidossa ovat asiakkaan oman elämänsä asiantuntijuuden vahvistaminen, toimintakulttuurin muuttaminen asiakaslähtöiseksi tavoitteelliseksi toiminnaksi, ammattihenkilöiden roolien ja vastuun selkiyttäminen sekä tiedon kulun menetelmien kehittäminen. Tutkimus vahvistaa gerontologisen hoitotieteen tietoperustaa ja tuottaa uutta tietoa, jota voidaan soveltaa sosiaali- ja terveysalan koulutuksessa ja johtamisessa

Biotransformation and endocrine disruptive effects of contaminants in ringed seals - implications for monitoring and risk assessment

Marine mammals are exposed to persistent organic pollutants (POPs), which may be biotransformed to metabolites some of which are highly toxic. Both POPs and their metabolites may lead to adverse health effects, which have been studied using various biomarkers. Changes in endocrine homeostasis have been suggested to be sensitive biomarkers for contaminant-related effects. The overall objective of this doctoral thesis was to investigate biotransformation capacity of POPs and their potential endocrine disruptive effects in two contrasting ringed seal populations from the low contaminated Svalbard area and from the highly contaminated Baltic Sea. Biotransformation capacity was studied by determining the relationships between congener-specific patterns and concentrations of polychlorinated biphenyls (PCBs), organochlorine pesticides (OCPs), polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) and their hydroxyl (OH)- and/or methylsulfonyl (MeSO₂)-metabolites, and catalytic activities of hepatic xenobiotic-metabolizing phase I and II enzymes. The results suggest that the biotransformation of PCBs, PBDEs and toxaphenes in ringed seals depends on the congener-specific halogen-substitution pattern. Biotransformation products detected in the seals included OH-PCBs, MeSO₂-PCBs and –DDE, pentachlorophenol, 4-OHheptachlorostyrene, and to a minor extent OH-PBDEs. The effects of life history state (moulting and fasting) on contaminant status and potential biomarkers for endocrine disruption, including hormone and vitamin homeostasis, were investigated in the low contaminated ringed seal population from Svalbard. Moulting/fasting status strongly affected thyroid, vitamin A and calcitriol homeostasis, body condition and concentrations of POPs and their OH-metabolites. In contrast, moulting/fasting status was not associated with variations in vitamin E levels. Endocrine disruptive effects on multiple endpoints were investigated in the two contrasting ringed seal populations. The results suggest that thyroid, vitamin A and calcitriol homeostasis may be affected by the exposure of contaminants and/or their metabolites in the Baltic ringed seals. Complex and non-linear relationships were observed between the contaminant levels and the endocrine variables. Positive relationships between circulating free and total thyroid hormone concentration ratios and OH-PCBs suggest that OH-PCBs may mediate the disruption of thyroid hormone transport in plasma. Species differences in thyroid and bone-related effects of contaminants were studied in ringed and grey seals from low contaminated references areas and from the highly contaminated Baltic Sea. The results indicate that these two species living at the same environment approximately at the same trophic level respond in a very different way to contaminant exposure. The results of this thesis suggest that the health status of the Baltic ringed seals has still improved during the last decade. PCB and DDE levels have decreased in these seals and the contaminant-related effects are different today than a decade ago. The health of the Baltic ringed seals is still suggested to be affected by the contaminant exposure. At the present level of the contaminant exposure the Baltic ringed seals seem to be at a zone where their body is able to compensate for the contaminant-mediated endocrine disruption. Based on the results of this thesis, several recommendations that could be applied on monitoring and assessing risk for contaminant effects are provided. Circulating OH-metabolites should be included in monitoring and risk assessment programs due to their high toxic potential. It should be noted that endogenous variables may have complex and highly variable responses to contaminant exposure including non-linear responses. These relationships may be further confounded by life history status. Therefore, it is highly recommended that when using variables related to endocrine homeostasis to investigate/monitor or assess the risk of contaminant effects in seals, the life history status of the animal should be carefully taken into consideration. This applies especially when using thyroid, vitamin A or calcitriolrelated parameters during moulting/fasting period. Extrapolations between species for assessing risk for contaminant effects in phocid seals should be avoided.

Remote Condition Monitoring and Asset Management in Offshore Power Systems

Condition monitoring systems for physical assets are constantly becoming more and more common in the industrial sector. At the same time an increasing portion of asset monitoring systems are being remotely supported. As global competitors are actively developing solutions for condition monitoring and condition-based maintenance, which it enables, Wärtsilä too feels the pressure to provide customers with more sophisticated condition-based maintenance solutions. The main aim of this thesis study is to consider Wärtsilä remote condition monitoring solutions and how they relate to similar solutions from other suppliers and end customers’ needs, in the context of offshore assets. A theoretical study is also included in the thesis, where the concepts of condition monitoring, condition-based maintenance, maintenance management and physical asset management are introduced.